Versuche zur Digitaltechnik

1. Auflage
Versuche zur Digitaltechnik

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9.9.9

V 0160 Inhaltsverzeichnis I
Inhaltsverzeichnis
Vorwort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1. Logische Grundschaltungen. . . . . 3
1.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.1.1 Darstellungsformen und Hilfsmittel. . . . . . . 3
1.1.2 Gesetze der Schaltalgebra. . . . . . . . . . . . . 5
1.1.3 Vollständige disjunktive Normalform . . . . . 6
1.1.4 Vollständige konjunktive Normalform. . . . . 6
1.1.5 KV-Diagramme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.1.6 Logikfunktionen mit NOR- und NAND-
Elementen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.2 Versuchsteil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.2.1 Wichtige binäre Verknüpfungen . . . . . . . . . 9
1.2.2 Gesetze der Schaltalgebra. . . . . . . . . . . . 10
1.2.3 Disjunktive und konjunktive Normalform . 15
1.2.4 Schaltungsentwurf mit Hilfe von
KV-Diagrammen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.2.5 Darstellung von Schaltnetzen in NANDbzw.
NOR-Technik . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.2.6 Äquivalenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.2.7 Antivalenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.2.8 Arbeiten mit TTL-Bausteinen . . . . . . . . . . 24
2. Schmitt-Trigger . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.2 Versuchsteil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3. Bistabile Kippstufen . . . . . . . . . . . . 29
3.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.1.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.1.2 Asynchrone Flipflops . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.1.3 Synchrone Flipflops . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.2 Versuchsteil. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.2.1 RS-Flipflop aus NOR-Gattern. . . . . . . . . . 33
3.2.2 RS-Flipflop aus NAND-Gattern. . . . . . . . . 34
3.2.3 Taktzustandsgesteuerte RS-Flipflops. . . . 35
3.2.4 RS-Flipflops mit dominierendem S- oder
R-Eingang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.2.5 D-Flipflops. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.2.6 Einflankengesteuertes RS-Flipflop . . . . . . 38
3.2.7 Zweizustandsgesteuertes D-Flipflop. . . . . 41
3.2.8 Einflankengesteuertes JK-Flipflop . . . . . . 42
4. Monostabile Kippstufen. . . . . . . . . 47
4.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
4.2 Versuchsteil. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
4.2.1 Das Monoflop des Digitalen Trainingssystems.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
4.2.2 Verzögerungsschaltungen . . . . . . . . . . . . 49
5. Codeumsetzer, Codierer . . . . . . . . 53
5.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
5.1.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
5.1.2 8421-BCD / 3-Exzeß-Codeumsetzer . . . . 53

II Inhaltsverzeichnis V 0160
5.2 Versuchsteil. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
5.2.1 8421-BCD / Dezimal-Codeumsetzer . . . . 56
5.2.2 8421-BCD / 7-Segment-Codeumsetzer . . 58
5.2.3 Codiererschaltungen. . . . . . . . . . . . . . . . . 61
6. Rechenschaltungen. . . . . . . . . . . . . 63
6.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
6.1.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
6.1.2 Halbaddierer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
6.1.3 Volladdierer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
6.1.4 Korrekturaddition bei Dezimalzahlen . . . . 65
6.1.5 Subtrahierer für Dualzahlen . . . . . . . . . . . 66
6.2 Versuchsteil. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
6.2.1 Halbaddierer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
6.2.2 Volladdierer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
6.2.3 Addierschaltungen für den
8421-BCD-Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
6.2.4 Halbsubtrahierer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
6.2.5 Vollsubtrahierer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
6.2.6 Subtrahierer für Dualzahlen . . . . . . . . . . . 81
6.2.7 2-Bit-Parallel-Multiplikationsschaltung . . . 83
6.2.8 Rechenwerk für 4-Bit-Dualzahlen. . . . . . . 85
7. Zählschaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . 87
7.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
7.1.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
7.1.2 Asynchronzähler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
7.1.3 Synchronzähler. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
7.1.4 Modulo-n-Zähler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
7.1.5 Programmierbare Zähler. . . . . . . . . . . . . . 91
7.2 Versuchsteil. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
7.2.1 Asynchrone Vorwärtszähler . . . . . . . . . . . 92
7.2.2 Asynchrone Rückwärtszähler . . . . . . . . . . 94
7.2.3 Asynchrone Umkehrzähler . . . . . . . . . . . . 96
7.2.4 Asynchrone Modulo-n-Zähler . . . . . . . . . . 97
7.2.5 Synchronzähler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
7.2.6 Programmierbare Zähler. . . . . . . . . . . . . 102
8. Registerschaltungen . . . . . . . . . . . 105
8.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
8.1.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
8.1.2 Schieberegister . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
8.1.3 Universalschieberegister. . . . . . . . . . . . . 106
8.2 Versuchsteil. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
8.2.1 JK-Schieberegister . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
8.2.2 Schieberegister mit paralleler
Dateneingabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
8.2.3 Serielle Datenübertragung . . . . . . . . . . . 111
9. Multiplexbetrieb . . . . . . . . . . . . . . . . 115
9.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
9.2 Versuchsteil. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

V 0160 Inhaltsverzeichnis III
Lösungsteil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . L 1
1. Logische Grundschaltungen. . . . . . . . . . . L 1
2. Schmitt-Trigger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . L 9
3. Bistabile Kippstufen . . . . . . . . . . . . . . . . L 11
4. Monostabile Kippstufen . . . . . . . . . . . . . L 17
5. Codeumsetzer, Codierer . . . . . . . . . . . . L 19
6. Rechenschaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . L 25
7. Zählschaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . L 37
8. Registerschaltungen. . . . . . . . . . . . . . . . L 45
9. Multiplexbetrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . L 51
Anhang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 1
1. Formelzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 1
2. Verwendete Meßgeräte . . . . . . . . . . . . . . A 2
3. Literaturhinweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 2
Folien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . F 1
DIGI BOARD 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . F 1
DIGI MODULE BOARD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . F 2
Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . F 3